專利名稱：分布式無線個人區(qū)域網中的節(jié)能系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分布式無線個人區(qū)域網中的節(jié)能系統(tǒng)以及方法，尤其涉及在分布式無線個人區(qū)域網中的、能夠提供用于在基于移動特定(ad-hoc)網絡的無線個人區(qū)域網中節(jié)能的媒體訪問控制的節(jié)能系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
WPAN(無線個人區(qū)域網)定義為在大約10米的私域中運行的網絡。IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)參與了確定用于這樣的無線個人區(qū)域網的標準。UWB(超寬頻帶)通信技術可以在這樣的個人區(qū)域網中提供多于幾百兆比特每秒(Mbps)的傳輸速率。在WPAN中，在所有用于相互通信的設備之間共享媒體。如果可能，各個設備嘗試處于節(jié)能狀態(tài)來降低它們的電池電力消耗。
這需要用于控制設備的媒體訪問的媒體訪問方法，廣義地說，包括怎樣訪問網絡，怎樣以期望的傳輸速率將數據發(fā)送到其它設備，怎樣最佳使用媒體，怎樣檢測并消除(dissolve)信標沖突，以及怎樣最佳使用電力。
用于WPAN的媒體訪問控制方法可以分類成集中式訪問方法和分布式訪問方法。根據集中式訪問方法，一個設備對整個網絡運行以便管理并控制對所有設備的媒體訪問。所有設備請求關于它們的、諸如網絡參與和信道時間分配之類的媒體訪問的集中式協(xié)調器的幫助。根據分布式訪問方法，媒體訪問統(tǒng)一分布在網絡中的所有設備上，并且所有設備共享管理它們的相互媒體訪問的負擔。
圖1是圖解根據現有分布式訪問方法的WPAN的視圖。
參照圖1，WPAN包括許多表示為點的設備。在各個設備周圍畫出的圓分別表示接收相應的設備的信標的范圍。此外，包含在圓中的設備形成信標組。
基于分布式訪問方法的WPAN不具有集中式協(xié)調器。在這種網絡中，不包括獨立的專用協(xié)調器，但是所有的設備都用作相互合作的輕便協(xié)調器(lightcoordinator)。此外，各個設備共享用于執(zhí)行諸如信道時間分配、同步方法、節(jié)能之類的媒體訪問控制所需的信息，用于向其它設備傳輸數據。該網絡系統(tǒng)稱為特定型分布式無線個人區(qū)域網系統(tǒng)。各個設備周期性廣播關于它們的外圍設備的信息和關于分配到外圍設備的信道時間的信息。
分布的媒體訪問控制方法依賴于稱為“超幀(superframe)”的定時原理。這種超幀具有固定長度的時間，并且劃分為多個稱為“時隙”的時間窗口。這些時隙稱為MAS(媒體訪問時間片)。
一些時間片用于設備以發(fā)送信標，而剩下的時間片用于發(fā)送數據。發(fā)送信標的時間片稱為“信標時間片”，而發(fā)送數據的時間片稱為“數據時間片”。BP(信標時段)的長度可能小于數據時段的長度。信標時間片與超幀的開始部分一起出現。此外，根據所連接的設備的數目可以改變信標時間片的數目。
圖2是圖解現有超幀結構的示例的視圖。
如圖2所示的超幀結構基于由多頻帶OFDM(正交頻分調制)聯盟定義的規(guī)范。超幀由兩種類型的MAS(媒體訪問時間片)組成。一種類型是信標時間片MAS(a)，而另一種類型是數據時間片(c)。信標時段(b)由根據連接在同一信標組中的設備數量的信標時間片MAS組成。包括MASc的MAS的剩下部分構成數據時段(d)，該數據時段由可以由網絡中的設備使用以便將數據發(fā)送到網絡中。
256個MAS(即信標時間片和數據時間片)構成一個65.536ms的超幀，并且MAS的各個持續(xù)時間相當于256μs?？梢栽谡谟筛鱾€設備廣播的信標中廣播超幀結構的信息。由信標時段的開始確定超幀的開始時間，并且將其定義為BPST(信標時段開始時間)。
屬于相同信標組的設備對超幀使用相同的信標時段開始時間。
設備可以將信息放入信標中諸如BPOIE(信標時段占用信息單元)之類的IE(信息單元)中，然后可以將信息廣播到屬于相同信標組的各個設備上。通過信標中的BPOIE可以廣播信標時段中的信標時間片的信息占用狀態(tài)。信標時段占用信息僅僅包括屬于相同信標組的設備的信標信息。
在接收信標幀后，設備立即存儲發(fā)送方的DEVID(設備ID)和在所接收到的信標中的時間片號。設備還將這種信息包含在將要在下一超幀期間中發(fā)送的BPOIE中。在當前超幀期間中所接收的信標的信息包含在將要在下一超幀期間中發(fā)送的信標時段占用信息中。
如果在預定數量的連續(xù)超幀期間，在相鄰設備信標的信標時段占用信息中不能顯示特定設備的設備ID，則表示相應的設備將在下一超幀期間將相應的信標時間片改變?yōu)榭臻e時間片。即使改變信標時間片，也可以保持DRP(分布式保留協(xié)議)，并且不需要重新協(xié)商。
在現有超幀結構中，MBOA-MAC(多頻帶OFDM聯盟媒體訪問控制)被定義為兩種操作模式活動模式和作為節(jié)能模式的休眠模式。在活動模式中，設備可以處于喚醒狀態(tài)或者也可以處于睡眠狀態(tài)以便降低功耗。在喚醒狀態(tài)中，即使設備的發(fā)送部分和接收部分分別都不處于發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)，它們也消耗正常的運行電力。在睡眠狀態(tài)中，設備通過關閉提供給設備的發(fā)送部分和接收部分的電力來使用最少的電力。在活動模式中，設備可以根據在信標時段預先聲明的數據保留來將喚醒狀態(tài)切換為睡眠狀態(tài)或相反。
更有效的節(jié)能方法是休眠模式。處于休眠模式的設備通過它們的信標聲明它們將要在幾個超幀中處于休眠狀態(tài)。在休眠模式中，設備處于深度休眠狀態(tài)，并且不發(fā)送或接收信標。
在相應的信標組中的其它設備應該注意這樣的聲明，并且在休眠設備喚醒前，應該在它們的信標時段占用信息中連續(xù)地包括關于休眠設備的信息。此外，信標組中的設備應該在它們的本地數據庫中保持關于休眠設備的信息，并且拒絕與休眠設備通信，直到休眠設備開始運行并發(fā)送信標為止。
然而，如在MBOA MAC v0.5規(guī)范中所討論的那樣，現有方法具有這樣的問題如果有任何設備不確認特定設備已經通過其聲明它要進入休眠模式的意圖的信標，則該設備不知道該休眠設備何時將返回到活動模式。
如果這樣的設備希望與休眠設備通信，則該設備應該長時間處于喚醒狀態(tài)，以便確認在哪個超幀中喚醒休眠設備。
相反，即使休眠設備從休眠模式中喚醒并進入活動模式，該設備也不知道其它設備是否已經在該設備本身的休眠期間中進入休眠狀態(tài)。因此，該設備可以連續(xù)地長時間保持活動，以便于與這樣的設備通信，并且這種長等待時間將導致相應的設備的電力貯存急劇降低。
在具有高度移動性的信標組的情況下，可能經常出現上述的狀態(tài)。

發(fā)明內容
開發(fā)了本發(fā)明以便解決上面的缺點和與現有布置相關的其他問題。
本發(fā)明的一個方面是在分布式無線個人區(qū)域網中提供一種節(jié)能系統(tǒng)及其方法，能夠通過在基于非集中式網絡拓撲的無線特定網絡的UWB(超寬頻帶)無線個人區(qū)域網中分發(fā)各個設備的節(jié)能信息單元降低系統(tǒng)電力消耗。
通過在分布式無線網絡中提供節(jié)能方法來實質上實現上述和其它目的和優(yōu)點。根據本發(fā)明，該方法包括至少一個設備P成為PS(節(jié)能)錨點(anchor)并且PS錨點廣播設備運行信息，該信息是關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息。
最好，但不是必需的，該設備運行信息包括節(jié)能信息，節(jié)能信息包括關于信標組的休眠設備的休眠信息。
最好，但不是必需的，休眠信息包括關于休眠設備的信息布置。
最好，但不是必需的，關于休眠設備的信息是3字節(jié)長。
最好，但不是必需的，關于休眠設備的信息包括至少休眠設備的地址信息和指示休眠設備喚醒的時間的休眠設備的喚醒時間信息之一。
最好，但不是必需的，休眠設備的喚醒時間信息是關于在休眠設備喚醒前剩余超幀的數量。
最好，但不是必需的，休眠設備的地址信息是2字節(jié)長，而休眠設備的喚醒時間信息是1字節(jié)長。
最好，但不是必需的，節(jié)能信息還包括休眠設備信標時間片位圖信息，其通過使用包含信標組的設備的映射的信標時間片來指示休眠設備。
最好，但不是必需的，對休眠設備的信標時間片該位圖的比特設置為“1”。
最好，但不是必需的，節(jié)能信息還包括至少關于節(jié)能信息的總長度的信息和節(jié)能信息的ID之一。
最好，但不是必需的，關于節(jié)能信息的總長度的信息是1字節(jié)長，節(jié)能信息的ID是1字節(jié)長。
最好，但不是必需的，在成為PS的步驟，至少一個設備P自動成為PS錨點。
此外，根據本發(fā)明，在分布式無線網絡中的節(jié)能方法還包括至少一個設備P成為PS(節(jié)能)錨點并廣播設備運行信息，該信息是關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息。
最好，但不是必需的，設備運行信息包括節(jié)能信息，節(jié)能信息包括關于信標組的休眠設備的休眠信息。
最好，但不是必需的，至少一個設備P自動成為PS錨點。
通過在分布式無線網絡中提供節(jié)能方法來實質上實現上述和其它目的和優(yōu)點。根據本發(fā)明，該方法包括步驟至少一個設備P自動成為PS(節(jié)能)錨點并且廣播關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息；和在信標組中的至少一個設備知道相應的設備的運行狀態(tài)并在節(jié)能狀態(tài)中等待直到可以所述相應設備通信為止，其中該設備根據所述信息與相應設備進行通信。
最好，但不是必需的，該網絡是UWB(超寬頻帶)無線個人區(qū)域網。
最好，但不是必需的，在廣播步驟中，如果不存在當前運行的PS錨點但是在信標組中存在至少一個不是設備P的設備，則設備P選擇作為PS錨點的設備。
最好，但不是必需的，在廣播步驟中，如果在信標組中存在當前運行的PS錨點，但是在信標組中所有設備不能從當前運行的PS錨點接收關于運行狀態(tài)的信息，設備P選擇作為PS錨點的設備。
最好，但不是必需的，如果設備不能接收關于運行狀態(tài)的信息，在每個由兩個信標組中特定設備組成的組合間存在不被任何運行PS錨點通過信標廣播同時確認的組合。
最好，但不是必需的，設備P或者連續(xù)接收用于其運行所需的電力，或者包括提供其運行所需的電力的電源設備。
最好，但不是必需的，設備P可以具有足夠的存儲器來存儲信標組中所有設備的運行狀態(tài)和用于在其本身的信標中的信息的至少一個字節(jié)。
最好，但不是必需的，在設備P作為PS錨點運行時，設備P不進入設備P不發(fā)送信標的節(jié)能狀態(tài)。
最好，但不是必需的，關于運行狀態(tài)的信息包括關于作為信標組中存在的設備的、處于休眠模式的設備的信息，和關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息。
最好，但不是必需的，關于運行狀態(tài)的信息是以包含在由PS錨點廣播的信標中的信息單元中的形式存在的。
最好，但不是必需的，信息單元包括用于以至少一個比特為單位指示信標組中的設備中間的休眠設備的字段；和包括以相應于至少一比特為單位的至少一個字節(jié)為單位的、關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息的字段。
最好，但不是必需的，在至少一個超幀期間，通過接收信標組中的設備的信標和信標組中的其它PS錨點的信標，來獲得關于運行狀態(tài)的信息。
最好，但不是必需的，該方法還包括步驟設備P作為PS錨點運行，然后在預定時間后放棄PS錨點的角色。
最好，但不是必需的，預定時間對應于在信標組中不存在其它設備的情況和在信標組中存在其它運行的PS錨點并且信標組中的所有設備可以從其它運行的PS錨點接收關于運行狀態(tài)的信息的情況之一。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種在基于無線移動特定網絡的分布式無線網絡中的節(jié)能系統(tǒng)，包括設備P，用于自動選擇作為用來廣播關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的PS(節(jié)能)錨點；和相鄰設備，在節(jié)能狀態(tài)中等待，直到依照該設備將根據該信息與之通信的相應設備的運行狀態(tài)，能夠與相應設備通信為止。
最好，但不是必需的，該網絡是UWB(超寬頻帶)無線個人區(qū)域網。
最好，但不是必需的，在廣播步驟中，如果不存在當前運行的PS錨點并且在信標組中存在至少一個不是設備P的相鄰設備，則設備P選擇作為PS錨點的設備。
最好，但不是必需的，如果存在當前運行的PS錨點但是在信標組中所有設備不能從當前運行的PS錨點接收關于運行狀態(tài)的信息，則設備P選擇作為PS錨點的設備。
最好，但不是必需的，如果設備不能接收關于運行狀態(tài)的信息，則在每個由兩個信標組中特定設備組成的組合間存在不被任何運行PS錨點通過信標廣播同時確認的組合。
最好，但不是必需的，設備P或者連續(xù)接收其運行所需的電力，或者包括提供其運行所需的電力的電源設備。
最好，但不是必需的，設備P可以具有足夠的存儲器來存儲信標組中所有設備的運行狀態(tài)和用于在其本身的信標中的信息的至少一個字節(jié)。
最好，但不是必需的，在設備P作為PS錨點運行時，設備P不進入設備P不發(fā)送信標的節(jié)能狀態(tài)。
最好，但不是必需的，關于運行狀態(tài)的信息包括關于作為信標組中存在的設備的、處于休眠模式的設備的信息，和關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息。
最好，但不是必需的，關于運行狀態(tài)的信息是以包含在由PS錨點廣播的信標中的信息單元中的形式存在的。
最好，但不是必需的，信息單元包括用于以至少一個比特為單位指示信標組中的設備中間的休眠設備的字段；和包括以相應于至少一比特為單位的至少一個字節(jié)為單位的、關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息的字段。
最好，但不是必需的，在至少一個超幀期間通過接收信標組中的設備的信標來獲得關于運行狀態(tài)的信息和信標組中的其它PS錨點的信標。
最好，但不是必需的，設備P可以作為PS錨點運行，然后在預定時間后放棄PS錨點的角色。
最好，但不是必需的，預定時間對應于在信標組中不存在其它設備的情況和在信標組中存在其它運行的PS錨點并且信標組中的所有設備可以從其它運行的PS錨點接收關于運行狀態(tài)的信息的情況之一。


通過結合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是圖解根據現有分布式訪問方法的WPAN的視圖；圖2是圖解現有超幀結構的示例的視圖；圖3是圖解包括與本發(fā)明一致的分布式WPAN中的節(jié)能系統(tǒng)的網絡的視圖；圖4A是圖解根據本發(fā)明示例性實施例的節(jié)能信息單元的結構的視圖；圖4B是圖解根據本發(fā)明另一實施例的節(jié)能信息單元的結構的視圖；圖5A是圖解根據本發(fā)明又一實施例的節(jié)能信息單元的結構的視圖；圖5B是圖解圖5A的節(jié)能信息單元的單獨字段的視圖；圖6是解釋當在與本發(fā)明一致的信標組中不存在PS錨點時設備P作為PS錨點運行的方法的流程圖；圖7是圖解包括運行的PS錨點的網絡的視圖；和圖8是解釋當在信標組中存在PS錨點時設備P作為PS錨點運行的方法的流程圖。
具體實施例方式
將參照附圖詳細描述本發(fā)明特定示例性實施例。
在下面的描述中，即使在不同附圖中同一附圖標記也用于相同的單元。諸如結構詳細內容和元件之類的特定項的描述僅僅提供來幫助理解本發(fā)明。因此，顯而易見的是，可以不使用描述的這些項來實現本發(fā)明。此外，不詳細描述公知的功能和結構，這是因為它們將混淆本發(fā)明。
圖3是圖解包括在與本發(fā)明一致的分布式WPAN中的節(jié)能系統(tǒng)的網絡的視圖。
與本發(fā)明一致的節(jié)能系統(tǒng)可以包含在基于非集中和分布方法的移動特定網絡的UWB(超寬頻帶)WPAN(無線個人區(qū)域網)中，并且提供改進的MAC(媒體訪問控制)。
與本發(fā)明一致的節(jié)能系統(tǒng)可以確定所有設備何時切換到PS(節(jié)能)模式，以及何時喚醒它們以便通信。此外，節(jié)能系統(tǒng)知道關于處于休眠模式設備(下面稱為“休眠設備”)的信息和關于應該通過多少個超幀來使各個休眠設備喚醒的信息。為此，系統(tǒng)可以用作PS錨點。
此外，本發(fā)明提供一種方法，該方法允許新進入信標組并因此不具有先前的休眠設備的信息的新設備或者由于其休眠導致不具有關于當前休眠設備的信息的設備，來了解信標組的休眠設備和休眠設備切換到活動模式的超幀。
參照圖3，兩個信標組在網絡中被表示為圓圈。這兩個信標組具有包括PS錨點P1、P2和P3以及休眠設備H1和H2的幾個設備。
PS錨點P1、P2和P3幫助通過網絡實現信標組中的各個設備廣播節(jié)能狀態(tài)。即，它們通過網絡廣播關于信標組中的設備間的休眠設備的信息，以及關于何時喚醒休眠設備(下面稱為“節(jié)能狀態(tài)”)的信息。
與本發(fā)明一致的系統(tǒng)中的所有設備可以執(zhí)行PS錨點的功能，并且在信標組中可以包含至少一個PS錨點。此外，如果不再需要，甚至當前作為PS錨點運行的設備也可以放棄PS錨點的角色。
在網絡中的設備執(zhí)行選擇并放棄PS錨點的角色的處理，而不需要請求任何要與相鄰設備交換的額外控制消息，并且不需要使用正在通過信標廣播的信息單元。
每個PS錨點P1、P2和P3應該具有下面的條件。
首先，它應該連續(xù)地接收穩(wěn)定的電源，或者應該是可以提供這樣的電源的電源設備。其次，PS錨點應該具有足夠的存儲器來存儲信標組中的休眠設備的狀態(tài)。再次，PS錨點應該具有足夠的空閑字節(jié)來發(fā)送關于信標中的休眠設備的信息。最后，PS錨點應該自動扮演PS錨點的角色，并且在其作為PS錨點運行時不應該進入節(jié)能模式。
每個PS錨點P1、P2和P3包括一個裝置，用于傳播關于休眠設備H1和H2的信息和關于應該通過多少超幀以便各個休眠設備喚醒的信息。為此，PS錨點P1、P2和P3在它們的信標組中使用稱為PSIE(節(jié)能信息單元)的信息單元來聲明在它們的信標組中的設備的節(jié)能狀態(tài)。即，PS錨點P1、P2和P3廣播在它們的信標組中分別廣播PSIE。PSIE是關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息。
因此，不需要打算與休眠設備H1和H2通信的設備連續(xù)地保持活動模式，并且這些設備可以根據節(jié)能狀態(tài)通過節(jié)能信息單元執(zhí)行用于休眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的時間管理。這導致所有的設備具有節(jié)能效果。
圖4A是圖解根據本發(fā)明一個實施例的節(jié)能信息單元(PSIE)的結構的視圖。參照圖4A，PSIE包括單元ID字段、長度字段和休眠信息(HI)字段。
單元ID表示PSIE的ID，長度是關于PSIE的總長度的信息。參照圖4A，單元ID字段是1字節(jié)長，長度字段是1字節(jié)長。然而，這不應被認為是限制。各個字段的長度按需要是可變的。
HI是關于信標組中的休眠設備的。HI由N個休眠設備信息(HDI)子字段HDI-1到HDI-N組成?！癗”對應于在相應PS錨點的信標組中存在的休眠設備數量。參照圖4A，HDI的子字段是3字節(jié)長，因此，由N個HDI子字段組成的HI字段是3N字節(jié)長。當然，HDI子字段的長度按需要是可變的。
HDI包括休眠設備的地址信息和喚醒時間信息。地址信息標識休眠設備。即，地址信息用于確定哪個設備是休眠設備。
“休眠設備的喚醒時間信息”是關于休眠設備喚醒的時間的，并且可以用喚醒倒計時(WC)信息來表示。WC信息是關于在休眠設備喚醒之前剩余的超幀的數量。例如，如果“WC”是“2”，則休眠設備在兩個超幀后喚醒，如果“WC”是“0”，則休眠設備在下一超幀中喚醒。
簡而言之，如圖4A所示，HDI子字段由休眠設備地址(HDA)子字段和WC子字段組成。HDA子字段是2字節(jié)長，而WC字段是1字節(jié)長。HAD子字段和WC子字段的長度按需要是可變的。
圖4B是圖解根據本發(fā)明另一實施例的PSIE的結構的視圖。參照圖4B，PSIE包括單元ID字段、長度字段、休眠設備信標時間片位圖(HDBSB)字段和HI字段。
由于單元字段、長度字段和HI字段與圖4A中的相同，所以省略對它們的描述。下面，只進行關于HDBSB的字段的描述。如圖4B所示，HDBSB字段是K字節(jié)長?！癒”按需要是可變的。
HDBSB是通過使用包含信標組的設備的映射的信標時間片的位圖來指示休眠設備的信息。更特別地，對休眠設備的信標時間片，HDBSB的比特設置為“1”。
例如，如果HDBSB的第一、第四和第十六比特設置為“1”，則確定通過第一、第四和第十六信標時間片傳輸信標的設備為休眠設備。
圖5A是圖解根據本發(fā)明又一實施例的節(jié)能信息單元的結構的視圖。
參照圖5A，節(jié)能信息單元包括喚醒間隔(a)、PS信標(b)、長度(c)和單元ID(d)的字段。
節(jié)能信息單元包括關于休眠設備的信息和關于應該通過多少超幀以便各個休眠設備喚醒的信息。字段的長度是可變的，并且取決于相應的PS錨點的信標組中的休眠設備的數量。
PS錨點可以通過先前從相應的休眠設備接收的信標和通過另一個PS錨點接收的信標，確認關于將包含在節(jié)能信息單元中的休眠設備的信息。
喚醒間隔(a)包括關于休眠設備從休眠模式喚醒的間隔信息。喚醒間隔(a)的長度根據休眠的設備的數量是可變的，并且一個字節(jié)的字段對應于一個設備。
PS信標(b)是用于指示信標組中設備中間的休眠設備的字段。PS信標(b)是相當于三字節(jié)長度的24比特位圖。映射PS信標(b)中的各個比特以便匹配信標時段中的信標時間片。
長度(c)指示整個節(jié)能信息單元的長度，而單元ID(d)表示節(jié)能信息單元的ID。
將參照圖5B解釋節(jié)能信息單元，PS錨點通過網絡使用節(jié)能信息單元來聲明信標組中不同設備的節(jié)能狀態(tài)。
圖5B是圖解圖5A的節(jié)能信息單元的單獨字段的視圖。
圖5B中作為示例圖解的PS信標(e)對應于圖5A的PS信標(b)，而圖5B中作為示例圖解的喚醒間隔(f)對應于圖5A的喚醒間隔(a)。
PS信標(e)是包括至少一比特的位圖。PS信標(e)可以表示為具有與可以包含在信標組中的設備的全部數量一致的比特數的位圖，并且最好對應于具有三字節(jié)長度的字段。映射PS信標(e)中的各個比特以便與信標時段中的信標時間片一致。如果PS信標的任意比特被設置為“1”，則表示對應于該比特的時間片正在發(fā)送信標的設備是休眠設備。
喚醒間隔(f)是以一字節(jié)為單位的連續(xù)字段，并且其大小根據休眠設備的數量是可變的。喚醒間隔(f)的各個字節(jié)包括關于休眠設備和休眠模式的信息。
喚醒間隔(f)的第一字節(jié)值對應于在PS信標(e)的位圖中具有值“1”的項中間的第一個出現的項。類似地，第二字節(jié)對應于在PS信標(e)的位圖中具有值“1”的項中間的第二個出現的項。因此，喚醒間隔(f)的各個字節(jié)對應于作為在PS信標(e)的位圖中具有值“1”的設備的休眠設備，并且包括關于對應于各個字節(jié)的休眠設備的休眠模式的信息。
參照圖5B，可以通過PS信標(e)識別出通過第一、第四和第十六信標時間片發(fā)送信標的設備處于休眠狀態(tài)，并且通過喚醒間隔(f)的第一到第三字節(jié)廣播關于休眠設備從休眠狀態(tài)中喚醒的間隔的信息。
在信標組中的各個設備可以通過從PS錨點接收到的節(jié)能信息單元識別出休眠設備。因此，任何希望與休眠設備通信的設備都可以確定當休眠設備切換到長節(jié)能模式時的切換時間以及休眠設備喚醒為活動模式的時間。這種類型的調度睡眠和喚醒可以降低電池電力消耗，并增加特定網絡的維持時間。
下面將解釋網絡中特定設備自動選擇和放棄PS錨點的角色的方法。
如上所述，具有PS錨點特性的設備(下面稱為‘設備P’)首先判斷是否在設備P的信標組中存在任何運行的PS錨點以便自動作為PS錨點運行。根據運行的PS錨點的存在/不存在，以不同的方法執(zhí)行該判斷。
為此，設備P從相鄰設備接收信標，并且根據接收的信標判斷是否在信標組中存在PS錨點。
圖6是解釋當在根據本發(fā)明的信標組中不存在PS錨點時設備P作為PS錨點運行的方法的流程圖。
如果判斷在信標組中不存在PS錨點，則設備P應該檢查它是否可以為信標組中至少一個相鄰設備提供節(jié)能信息單元。即，設備P判斷在其信標組中是否存在任何運行的設備。
設備P從信標組中的相鄰設備接收信標(步驟S601)，并且判斷在其信標組中是否存在其它設備。設備P可以使用從相鄰設備獨立接收到的BPOIC(信標時段占用信息單元)容易地判斷其信標組中其它設備的存在(步驟S603)。
如果判斷存在這樣的設備，則設備P作為PS錨點運行對網絡是有益的，并且設備P可以自動成為PS錨點(步驟S605)。
下面將參照圖7和8解釋當在信標組中當前存在PS錨點時設備P作為PS錨點運行的方法。
如果在設備P的信標組中存在PS錨點，則應該檢查是否設備P的所有相鄰設備由PS錨點服務。
在設備P的信標組中的兩個特定設備可以嘗試相互通信，并且其中之一可以是休眠設備。因此，這樣的兩個設備應該同時由運行的PS錨點之一確認。否則，這兩個設備不能確認相互的情況。
設備P使用相鄰設備的信標時段占用信息和在設備P的信標組中發(fā)現的PS錨點的信標時段占用信息來判斷這樣的狀態(tài)。
圖7是圖解包括運行的PS錨點的網絡的視圖。
參照圖7，設備P的信標組包括運行的PS錨點P1、P2和P3。位于信標組的中心的設備P希望成為PS錨點。
設備H是休眠設備，并且設備Y希望與休眠設備H通信。
設備Y可以從PS錨點P3接收節(jié)能信息單元，但不能從PS錨點P1接收節(jié)能信息單元。因此，它不能確認休眠設備H是否處于休眠狀態(tài)。在這種情況下，如果設備P作為PS錨點運行，可以降低設備Y與休眠設備H不必要的通信嘗試。
如上所述，即使存在不同時由信標組中的一個PS錨點確認的一對設備(例如設備Y和H)，該設備作為PS錨點運行也是有益的。
圖8是解釋當在信標組中存在PS錨點時設備P作為PS錨點運行的方法的流程圖。
設備P從信標組中的相鄰設備接收信標，并且從PS錨點P1、P2和P3接收節(jié)能信息單元(步驟S801)。
設備P判斷設備P的信標組中所有成對設備是否可以從運行的PS錨點接收節(jié)能信息單元。這可以通過將在設備P的信標時段占用信息中存在的相鄰設備組對，以及確認是否在設備P的信標組的其它PS錨點的信標時段占用信息中存在該相鄰設備對來判斷(步驟S803)。
如果所有設備對滿足步驟S803，則設備P的信標組中的所有設備對都可以從運行的PS錨點接收節(jié)能信息單元，因此，設備P判斷成為PS錨點是無用的。同時，如果某些設備對存在于運行的PS錨點的范圍外，設備P判斷成為PS錨點是有益的(步驟S805)。
如果這樣做是有益的，則設備P可以成為PS錨點。
在PS錨點在數個超幀期間接收信標時段的信標之后，由將來的PS錨點執(zhí)行上述算法。因此，PS錨點應該具有足夠的關于信標組其它PS錨點的信息。根據該信息確定是否成為PS錨點，并且在下一個信標期間以節(jié)能信息單元的形式聲明。此外，反映一個設備特性的信標的字段可以用于表示對應的設備是PS錨點。
下面，將解釋作為PS錨點運行的設備放棄PS錨點的角色的方法。甚至作為PS錨點運行的設備也可以放棄PS錨點的角色。
作為PS錨點運行的設備應該周期性地確認該設備是否繼續(xù)作為PS錨點運行。參照圖6和圖8，這可以根據其它PS錨點的存在/不存在而通過兩種不同的判斷方法來判斷。即使PS錨點判斷兩種判斷方法之一不滿足，它也可以放棄PS錨點的角色。
根據本發(fā)明，從活動模式切換休眠模式的設備如下運行。
由處于休眠模式的設備執(zhí)行的操作與根據現有技術解釋的相同。進入休眠模式的設備應該通過其信標聲明關于其進入休眠模式的信息。該信息由所有PS錨點通知并包含在其后要廣播的節(jié)能信息單元中。在休眠設備的信標中聲明的數量的超幀期間，休眠設備不需要發(fā)送或讀取信標。從休眠模式中喚醒的設備應該讀取所有的信標和全部超幀，以便獲得網絡快照并保留DRP(分布保留協(xié)議)。
下面將解釋一個設備與另一個休眠設備通信的方法。
例如，假設在設備P是設備H和Y的信標組的PS錨點的狀態(tài)下，設備Y希望與休眠設備H通信。在這種情況下，設備Y可以處于兩種情況之一。
第一種情況是當設備H聲明要進入休眠模式時，設備Y處于網絡中，并具有關于設備H在何時將喚醒的信息。
第二種情況是當設備Y移動到設備H的信標組時，它通過PS錨點P的節(jié)能信息單元了解設備H處于休眠狀態(tài)。從該信息中，設備H了解設備H將在休眠模式中經過多少超幀。
設備Y應該推遲發(fā)送幀，直到設備H喚醒為止。在設備H喚醒的超幀中，設備Y接收設備H的信標，確定它是否還處在信標組中，然后發(fā)送幀。因此，設備Y不需要連續(xù)地處于活動模式以便與設備H通信或嘗試與設備H通信，因此可以降低整個系統(tǒng)的功耗。
通過根據本發(fā)明的PS錨點，從休眠模式喚醒的設備可以獲得關于在其休眠模式期間進入休眠模式的其它設備的信息。因此，設備不需要連續(xù)地處于活動模式以便與休眠設備通信或嘗試與休眠設備通信。這非常有助于整個系統(tǒng)的節(jié)能方面。
此外，即使存在具有高度移動性的設備并且信標組的壓縮(constriction)經常改變，該設備也可以獲得關于處于休眠模式的設備的信息和外信標組之外的設備的信息，并且可以應付這樣的情況。
根據上述的方法，在分布式無線個人區(qū)域網中的節(jié)能系統(tǒng)可以以節(jié)能方式運行。
如上所述，根據本發(fā)明，提供一個設備自動作為PS錨點運行以及放棄PS錨點角色的方法。
此外，根據本發(fā)明，在網絡中的設備可以識別關于處于休眠模式的設備的信息。此外，即使設備不能從進入到休眠模式的設備直接獲得關于進入休眠模式的信息，它也可以獲得當前休眠的設備的信息。
此外，根據本發(fā)明，提供了可以識別超真的方法，其中在該超幀期間休眠設備切換到活動模式。
因此，在給定無線個人區(qū)域網中的所有設備可以根據設備希望與之通信的目的設備的休眠間隔，來調度它們的活動模式和休眠模式。在設備保持它們的空閑狀態(tài)時，這可以有效地降低設備等待目的設備從休眠模式喚醒為活動模式的必要性。因此，可以有效降低網絡中所有設備的功耗。
盡管已參照本發(fā)明的確定優(yōu)選實例表示和描述了本發(fā)明，但本領域內的普通技術人員將理解的是，可在不背離由所附權利要求書限定的本發(fā)明宗旨和范圍的前提下對本發(fā)明進行各種形式和細節(jié)上的修改。
權利要求
1.一種分布式無線網絡中的節(jié)能方法，包括至少一個設備P成為節(jié)能錨點；和節(jié)能錨點廣播設備運行信息，該信息是關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息。
2.如權利要求1所述的節(jié)能方法，其中，該設備運行信息包括節(jié)能信息，節(jié)能信息包括關于信標組的休眠設備的休眠信息。
3.如權利要求2所述的節(jié)能方法，其中，休眠信息包括關于休眠設備的信息布置。
4.如權利要求3所述的節(jié)能方法，其中關于休眠設備的信息是3字節(jié)長。
5.如權利要求3所述的節(jié)能方法，其中，關于休眠設備的信息包括至少休眠設備的地址信息和指示休眠設備喚醒的時間的休眠設備的喚醒時間信息之一。
6.如權利要求5所述的節(jié)能方法，其中，休眠設備的喚醒時間信息是關于在休眠設備喚醒前剩余超幀的數量。
7.如權利要求6所述的節(jié)能方法，其中，休眠設備的地址信息是2字節(jié)長，而休眠設備的喚醒時間信息是1字節(jié)長。
8.如權利要求3所述的節(jié)能方法，其中，節(jié)能信息還包括休眠設備信標時間片位圖信息，其通過使用包含信標組的設備的映射的信標時間片來指示休眠設備。
9.如權利要求8所述的節(jié)能方法，其中，對休眠設備的信標時間片該位圖的比特設置為“1”。
10.如權利要求2所述的節(jié)能方法，其中，節(jié)能信息還包括至少關于節(jié)能信息的總長度的信息和節(jié)能信息的ID之一。
11.如權利要求10所述的節(jié)能方法，其中，關于節(jié)能信息的總長度的信息是1字節(jié)長，節(jié)能信息的ID是1字節(jié)長。
12.如權利要求2所述的節(jié)能方法，其中，節(jié)能信息還包括休眠設備信標時間片位圖信息，其通過使用包含信標組的設備的映射的信標時間片來指示休眠設備。
13.如權利要求12所述的節(jié)能方法，其中，對休眠設備的信標時間片該位圖的比特設置為“1”。
14.如權利要求1所述的節(jié)能方法，其中，在成為節(jié)能錨點的步驟，至少一個設備P自動成為節(jié)能錨點。
15.一種在分布式無線網絡中的節(jié)能方法，包括至少一個設備P成為節(jié)能錨點并廣播設備運行信息，該信息是關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息。
16.如權利要求15所述的節(jié)能方法，其中，設備運行信息包括節(jié)能信息，節(jié)能信息包括關于信標組的休眠設備的休眠信息。
17.如權利要求15所述的節(jié)能方法，其中，至少一個設備P自動成為節(jié)能錨點。
18.一種在分布式無線網絡中的節(jié)能方法，包括至少一個設備P自動成為節(jié)能錨點并廣播關于信標組中的設備的運行狀態(tài)的信息；和在信標組中的至少一個設備知道相應設備的運行狀態(tài)并在節(jié)能狀態(tài)中等待直到可以與所述相應設備通信為止，其中該設備根據所述信息與所述相應的設備通信。
19.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中該網絡是無線個人區(qū)域網。
20.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中在廣播步驟中，如果不存在當前運行的節(jié)能錨點并且在信標組中存在至少一個不是設備P的設備，則設備P自動成為節(jié)能錨點。
21.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中在廣播步驟中，如果在信標組中存在當前運行的節(jié)能錨點，但是在信標組中的所有設備不能從當前運行的節(jié)能錨點接收關于運行狀態(tài)的信息，則設備P自動成為節(jié)能錨點。
22.如權利要求21所述的節(jié)能方法，其中如果所有設備不能接收關于運行狀態(tài)的信息，則在每個由兩個信標組中的特定設備組成的組合間存在不被任何運行節(jié)能錨點通過信標廣播同時確認的組合。
23.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中，設備P或者連續(xù)接收其運行所需的電力，或者包括提供其運行所需的電力的電源設備。
24.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中，設備P具有足夠的存儲器來存儲信標組中所有設備的運行狀態(tài)和用于在其本身的信標中的信息的至少一個字節(jié)。
25.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中，在設備P作為節(jié)能錨點運行時，設備P不進入設備P不發(fā)送信標的節(jié)能狀態(tài)。
26.如權利要求18所述的節(jié)能方法，其中關于運行狀態(tài)的信息包括關于作為信標組中存在的設備的、處于休眠模式的設備的信息，和關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息。
27.如權利要求26所述的節(jié)能方法，其中關于運行狀態(tài)的信息是以包含在由節(jié)能錨點廣播的信標中的信息單元的形式存在的。
28.如權利要求27所述的節(jié)能方法，其中信息單元包括用于以至少一個比特為單位指示信標組中的設備中間的休眠設備的字段，和包括以相應于至少一比特為單位的至少一個字節(jié)為單位的、關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息的字段。
29.如權利要求26所述的節(jié)能方法，其中在至少一個超幀期間，通過接收信標組中的設備的信標和信標組中的其它節(jié)能錨點的信標，來獲得關于運行狀態(tài)的信息。
30.如權利要求18所述的節(jié)能方法，還包括步驟設備P作為節(jié)能錨點運行，然后在預定條件發(fā)生后放棄節(jié)能錨點的角色。
31.如權利要求30所述的節(jié)能方法，其中，預定條件對應于在信標組中不存在其它設備的情況和在信標組中存在其它運行的節(jié)能錨點并且信標組中的所有設備可以從其它運行的節(jié)能錨點接收關于運行狀態(tài)的信息的情況之一。
32.一種在基于無線移動特定網絡的分布式無線網絡中的節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設備P，用于自動選擇作為用來廣播關于信標組中設備的運行狀態(tài)信息的節(jié)能錨點；和至少一個相鄰設備，在節(jié)能狀態(tài)中等待，直到依照該設備將根據該信息與之通信的相應設備的運行狀態(tài)，能夠與相應設備通信為止。
33.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中該網絡是超寬頻帶無線個人區(qū)域網。
34.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，如果不存在當前運行的節(jié)能錨點并且在信標組中存在至少一個不是設備P的相鄰設備，則設備P選擇作為節(jié)能錨點。
35.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，如果存在當前運行的節(jié)能錨點，但是在信標組中所有設備不能從當前運行的節(jié)能錨點接收關于運行狀態(tài)的信息，則設備P選擇作為節(jié)能錨點。
36.如權利要求35所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，如果設備不能接收關于運行狀態(tài)的信息，則在每個由信標組中的兩個特定設備組成的組合間存在不被任何運行節(jié)能錨點通過信標廣播同時確認的組合。
37.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，設備P或者連續(xù)接收其運行所需的電力，或者包括提供其運行所需的電力的電源設備。
38.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，設備P具有足夠的存儲器來存儲信標組中所有設備的運行狀態(tài)和用于在其本身的信標中的信息的至少一個字節(jié)。
39.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中在設備P作為節(jié)能錨點運行時，設備P不進入設備P不發(fā)送信標的節(jié)能狀態(tài)。
40.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中關于運行狀態(tài)的信息包括關于作為信標組中存在的設備的、處于休眠模式的設備的信息，和關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息。
41.如權利要求40所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中關于運行狀態(tài)的信息是以包含在由節(jié)能錨點廣播的信標中的信息單元的形式存在的。
42.如權利要求41所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中信息單元包括用于以至少一個比特為單位指示信標組中的設備中間的休眠設備的字段，和包括以相應于至少一比特為單位的至少一個字節(jié)為單位的、關于設備從休眠模式切換到活動模式的時間點的信息的字段。
43.如權利要求40所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中在至少一個超幀期間通過接收信標組中的設備的信標和信標組中的其它節(jié)能錨點的信標，來獲得關于運行狀態(tài)的信息。
44.如權利要求32所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中設備P可以作為節(jié)能錨點運行，然后在預定時間后放棄節(jié)能錨點的角色。
45.如權利要求44所述的節(jié)能系統(tǒng)，其中，預定條件對應于在信標組中不存在其它設備的情況和在信標組中存在其它運行的節(jié)能錨點并且信標組中的所有設備可以從其它運行的節(jié)能錨點接收關于運行狀態(tài)的信息的情況之一。
全文摘要
公開了在分布式無線個人區(qū)域網中的節(jié)能系統(tǒng)及其方法。PS(節(jié)能)錨點通過用于基于無線移動特定網絡的無線個人區(qū)域網中的媒體訪問控制中的節(jié)能信息單元向信標組提供關于休眠設備的信息。因此，在給定無線個人區(qū)域網中所有設備可以根據設備希望與之通信的目的設備的休眠間隔來調度它們的活動模式和休眠模式。在設備保持它們的空閑狀態(tài)時，這可以有效地降低設備等待目的設備從休眠模式喚醒為活動模式的必要性。因此，可以有效降低網絡中所有設備的功耗。
文檔編號H04L12/28GK1716878SQ20051007807
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權日2004年6月14日
發(fā)明者金用錫, 塞恩莫齊·阿魯南, 蘇尼爾·D·喬吉, 馬諾·喬達里, 普拉尚特·瓦森, 巴拉吉·S·霍勒爾 申請人:三星電子株式會社